Історія розвитку зварювання з давніх часів і до сьогодення
Можна з упевненістю сказати, що зварювання на сьогоднішній день це одна з основ розвитку людства. І це не голослівне твердження. Саме завдяки цьому процесу люди мають змогу зводити хмарочоси, прокладати інженерні комунікації, розвивати промисловість та науку. І, звичайно ж, виникає закономірне питання: а коли з'явилося зварювання? Коли люди навчилися поєднувати між собою тугоплавкі матеріали? Може, 50-100 років тому? Чи це одне з нових відкриттів людства? Постараємося розібратися в цьому питанні та розглянути, яка історія розвитку зварювання.
Стародавні часи та Середньовіччя
Спосіб отримання цілісних металевих конструкцій шляхом зварювання та паяння прийшов до нас із глибокої давнини. Доказом цього є золоті прикраси з олов'яною пайкою, які були знайдені під час розкопок у єгипетських пірамідах та свинцеві водопровідні труби з поперечним паяним швом, які були знайдені під час розкопок в італійському місті Помпеї. У давнину було поширене і ковальське зварювання, при якому метали розігрівалися до стану пластичності, після чого спресовувалися в місцях з'єднання.
Технологічний процес зварювання розвивався й у Середні віки. Приклад цього служить величезна гармата Дол Грайєт, створена в 1382 році. Гармата була кована труба, яка була посилена зовнішніми металевими обручами, приєднаними до неї за допомогою ковальського зварювання. Такий спосіб виготовлення артилерійських знарядь застосовувався у всьому світі. Найбільші екземпляри таких гармат були виготовлені у XVI столітті в Індії. Вага гармат була понад 50 тонн, а загальна довжина – понад 9 метрів.
Більшість стародавніх будівель передбачали наявністьпотужної несучої конструкції з каменю, а як балки і перекладини використовувалися дерев'яні бруси. Однак у деяких випадках при створенні особливо великих конструкцій були потрібні вузли, які працювали на розтяг. Для їх створення використовувалися металеві анкери, виготовлені шляхом ковальського зварювання чи кування. У Венеції аркади палацу Дожів підтримувалися залізними анкерами, причому це була не просто архітектурна надмірність, а необхідність. Більшість будівель епохи Відродження містили у собі сталеві зварні з'єднання несучих конструкцій. Це був початок застосування зварювання як обов'язкового процесу під час створення різних споруд.
Індустріалізація та поява зварювальних електродів
Завдяки швидким темпам розвитку наукового та технічного прогресу багато елементів споруд, які раніше виготовлялися з каменю та дерева, були замінені металом. Переважним матеріалом так само було залізо або міцніші сплави на його основі — сталі.
Більшість зварювальних процесів та технологій були розроблені на початку ХХ століття, хоча вже у XIX столітті вони використовувалися у поодиноких випадках. Наприклад, 1802 року професор медико-хірургічної академії у Санкт-Петербурзі Василь Володимирович Петров відкрив явище дугового розряду. У ході подальших досліджень професором було доведено можливість використання дугового розряду для плавлення та освітлення металів.Саме професор Петров був першим у світі, хто запропонував використовувати електричну дугу для миттєвого розплавлення всіх існуючих металів.
Спочатку при застосуванні електричного дугового зварювання не використовувалися витратні зварювальні матеріали, а застосовувався вугільний електрод, що не плавився.Вперше зварювання з використанням такого електрода було застосовано в1881 року, а вже 1888 року український вчений М. Г. Слов'янов замінив його металевим електродом. Однак постійну температуру горіння дуги було дуже складно підтримувати, до того ж процес зварювання супроводжувався утворенням пористих поверхонь та нерівностей на металевих конструкціях>
Перші флюси були виготовлені у 1902 році. Металеві стрижні електродів опускалися в пасту, що складалася з оксидів металів та карбонатів, змішаних із водою. Таке покриття висихало за нормальної температури (20-40 градусів), після чого електрод був готовий до використання. Незважаючи на те, що за сучасними стандартами застосування такого флюсу вважається досить примітивним, таке покриття електродів забезпечувало стабілізацію електричної дуги та забезпечувало газовий захист.
Новий час та розвиток сучасних видів зварювання
Розвиток історії зварювання особливо активно продовжувався у ХХ столітті. Більшість винаходів у цій сфері, які були придумані та розроблені ще на початку століття, використовуються й донині. Єдина різниця «наших» зварювальних апаратів від апаратів минулого сторіччя — це технологічний рівень. Принцип роботи залишився таким самим.
У 1903 році французькими вченими Едмоном Фуше і Шарлем Пікаром було сконструйовано перший ацетиленокисневий зварювальний пальник. Конструкція, яку вони запропонували, принципово не змінилася до наших днів. 1906 року з'явилися перші надійні ацетиленові генератори, після чого почалося промислове використання даного виду зварювання для створення газопроводів, технологічного обладнання та інших конструкцій.
У 1912 році було створено товсте електродне покриття, яке являло собою обгортку із синього азбесту. Електроди з товстим покриттям, які були просякнутірідким склом, знайшли своє застосування у військовій промисловості та кораблебудуванні. Товсте флюсове покриття використовувалося завдяки тому, що воно не тільки забезпечувало захист від забруднення, але й стабілізувало горіння електричної дуги завдяки компонентам, що іонізуються. Завдяки цьому стало можливо створювати зварювальні шви без дефектів, а густина шва вперше стала такою ж, як і густина самого металу.
У 1940 році було вперше застосовано вольфрамовий електрод, електрична дуга якого підтримувалася в гелії. Інертний газ забезпечував найвищий рівень стабілізації дуги та захисту від забруднення. У зв'язку з потребою чистіших інертних газів для зварювання реактивних металів та алюмінієвих конструкцій у 1946 році став використовуватися аргон, який зарекомендував себе як найбільш чистий і безпечний для роботи інертний газ.
У 1960 році було розроблено нову технологію зварювання, яка передбачала використання кількох електродів. Технологія полягала в наступному: два або більше зварювальні дроти під флюсом подаються в одну зварювальну ванну, причому вони можуть використовуватися як присадка, так і знаходиться під напругою. Даний технологічний процес дозволяє суттєво збільшити швидкість плавлення металу та покращити експлуатаційну гнучкість.
60-ті роки ХХ століття відзначилися найбільшою кількістю нових розробок у сфері процесу зварювання. Саме тоді вперше були винайдені, а згодом поширилися в усьому світі процес зварювання металів за допомогою порошкового електрода в інертному газі і без нього, електрогазозварювання і так далі. Наприкінці 70-х та на початку 80-х років почалася розробка газолазерного різання. На той момент вона вважалася найперспективнішою серед усіх існуючих способів різання металу. Історія зварювання, на нашу думку, буде писатися ще дуже довго.